CN1529250A - 基于通用串行总线的计算机多道分析器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于通用串行总线的计算机多道分析器，属于电子学技术领域。包括：模数转换器，用于将来自探测器的模拟信号转换成数字信号；接口，用于将数字信号传送至缓存器和逻辑控制器；缓存器，用于存储来自接口的数据，并在逻辑控制器的控制下将数据传送至USB控制器；逻辑控制器，用于对来自模数转换器的数据存储进行逻辑控制，以控制数据的存储和发送；USB通讯控制器，用于与计算机实现通讯。本发明的多道分析器，具有USB设备的即插即用、使用灵活、调试方便等诸多优点。不仅可以完全取代现有的硬件多道分析器和基于ISA总线的计算机多道分析器，而且特别适合需要用笔记本电脑实现数据获取的场合，如野外和移动场合。
Description
技术领域 本发明涉及一种基于通用串行总线(以下简称USB)的计算机多道分析器，属于电子学技术领域。
背景技术 现有的多道分析器多数是纯硬件多道分析器和计算机多道分析器，前者已经被逐渐淘汰，后者通常采用工业标准总线(ISA)总线方式和模数变换器(ADC)通讯，计算机内有专用的ISA采集卡，卡和外设的连线非常多，使用和调试都不方便，随着计算机升级换代，带ISA槽的计算机已不多见，使现有计算机多道分析器无法再继续使用。
发明内容 本发明的目的是提出一种基于通用串行总线的计算机多道分析器，以方便地通过再编程实现对不同的ADC的控制，并取代现有的硬件多道分析器和基于ISA总线的计算机多道分析器。
本发明提出的基于通用串行总线的计算机多道分析器，包括：
(1)模数转换器，用于将来自探测器的模拟信号转换成数字信号；
(2)接口，用于将上述经模数转换的数字信号传送至缓存器和逻辑控制器，并把逻辑控制器的控制信号传送至模数转换器；
(3)缓存器，用于存储来自接口的数据，并在逻辑控制器的控制下将数据传送至USB控制器；
(4)逻辑控制器，用于对来自模数转换器的数据存储进行逻辑控制，以控制数据的存储和发送；
(5)USB通讯控制器，用于与计算机实现通讯。
上述多道分析器中的缓存器，包括34针插座J1，总线驱动器U3A、U3B、U4A和U4B，以及高速缓存器U5；来自接口的数据通过总线驱动器U3A、U3B、U4A和U4B在逻辑控制器的控制下写入高速缓存器U5。
上述多道分析器中的逻辑控制器，包括单稳触发器U1A、U1B、U2A和U2B，与非门U6A和U6B，以及二四译码器U10A和U10B；当模数转换结束时触发单稳触发器U1A、U1B、U2A和U2B，将数据写入缓存器，当USB控制器需要从缓存中读取数据时，通过与非门U6A和U6B与二四译码器U10A和U10B实现数据的读取。
上述多道分析器中的USB通讯控制器，包括USB通讯控制芯片U8和单片机U7；计算机需要读取数据时，通过芯片U8向单片机U7发出读数据请求，单片机U7通过其端口从缓存器U5中读取数据，并将数据送给USB控制芯片U8，通过控制芯片U8计算机读取数据。
本发明提出的基于通用串行总线的计算机多道分析器，采用当前最流行的通用串行总线(USB)实现和计算机的通讯，拥有了USB设备的即插即用、使用灵活、调试方便等诸多优点。控制芯片采用C51系列的单片机，可以很方便地通过再编程实现对不同的ADC的控制，使用起来非常灵活。不仅可以完全取代现有的硬件多道分析器和基于ISA总线的计算机多道分析器，而且特别适合需要用笔记本电脑实现数据获取的场合，如野外和移动场合。
附图说明
图1是本发明多道分析器的结构框图。
图2和图3是本发明的电路原理图。
具体实施方式
该多道分析器包括ADC和USB通讯控制两个模块，其原理框图如图1所示。模数转换器用于将来自探测器的模拟信号转换成数字信号，可以使用通用的产品，如美国Ortec公司的8701，也可以按接口规范定义自行研制。
接口为IDC-32标准接口，用于将模数转换器的数字信号送给缓存器和逻辑控制器，并把逻辑控制器的控制信号送给模数转换器。
缓存器用于存储来自接口的数据，并在逻辑控制器的控制下把数据送给USB控制器。电路如图2和图3中所示。包括34针插座J1，线驱动器U3A，U3B，U4A，U4B，高速缓存器U5。来自接口的数据通过U3和U4在逻辑控制器的控制下写入缓存器U5。
逻辑控制器用于实现对来自模数转换器的数据存储的逻辑控制，包括单稳触发器U1A，U1B，U2A，U2B，与非门U6A，U6B，二四译码器U10A，U10B。电路也如图2和图3中所示，当ADC变换结束时触发U1和U2把数据写入缓存器，当USB控制器需要从缓存中读取数据时，通过U6和U10的组合实现。
USB通讯控制器是利用Philips公司的USB专用芯片PDIUSBD12(U8)和单片机89C52(U7)互相配合编程实现USB1.1协议，通过它实现和计算机的通讯。其电路原理如图2所示。计算机要读取数据时，通过芯片PDIUSBD12向单片机U7发出读数据请求，U7通过P0口从U5中读取数据，并把数据送给USB控制芯片U8，通过U8计算机就可以读取数据了。
上述专用芯片PDIUSBD12内设有多个端点，以适应不同的控制需要，其配置如表1所示。端点0主要功能是实现对外部设备的控制，如开始收集数据、停止收集数据和清除数据等，端点2主要功能是实现外部设备和计算机之间大批量数据的高速通讯。为了满足高速率数据传输的要求，PDIUSBD12和89C52之间采用并行通讯方式，同时高速FIFO芯片IDT720x也使用89C52的P0端口进行并行通讯。PDIUSBD12使用的是6MHz的外部晶振，通过内部的分频电路可以使芯片以更高的速度运行，这样可以降低由于采用更高频率的外部晶振带来的电磁干扰。该芯片的管脚13(CLKOUT)可以输出频率可编程的时钟信号，使用设置模式命令(OxF3)通过时钟分频系数寄存器进行设置频率。时钟输出频率的计算公式如下，
CLKOUT＝48/(N+1)MHz，此处N为时钟分频系数，N的最大值为11。因此CLKOUT管脚可以输出4MHz-48MHz的时钟信号，其中4MHz为芯片上电时缺省的时钟频率。
D12的管脚21(GL)为GoodLink指示信号。GoodLink技术可提供良好的USB连接指示。在枚举中，LED指示根据通信的状况间歇闪烁。当PDIUSBD12成功地枚举和配置后，LED指示将一直点亮，随后与PDIUSBD12之间成功的传输应答将关闭，设备处于挂起状态时LED将会关闭。该特性为USB器件和USB通信状态提供了用户友好的指示。作为一个诊断工具，它对隔离设备的故障非常有用，该特性降低了现场支持和热线的成本
单片机89C52管脚1(P10)为高电平“1”时，开始收集数据；为低电平“0”时，停止收集数据。管脚3(P13)由高变低时可以实现对FIFO的清除。
表1、PDIUSBD12的端点配置表
| 端点号 | 端点索引 | 传输类型 | 端点类型 | 方向 | 最大数据包容量(字节) |
| 0 | 01 | 控制输出控制输入 | 缺省值缺省值 | 输出输入 | 1616 |
| 1 | 23 | 控制输出控制输入 | 普通普通 | 输出输入 | 1616 |
| 2 | 45 | 控制输出(主)控制输入(主) | 普通普通 | 输出输入 | 64(双缓冲区再有64)64(双缓冲区再有64) |
Claims (4)
1、一种基于通用串行总线的计算机多道分析器，其特征在于该多道分析器包括：
(1)模数转换器，用于将来自探测器的模拟信号转换成数字信号；
(2)接口，用于将上述经模数转换的数字信号传送至缓存器和逻辑控制器，并把逻辑控制器的控制信号传送至模数转换器；
(3)缓存器，用于存储来自接口的数据，并在逻辑控制器的控制下将数据传送至USB控制器；
(4)逻辑控制器，用于对来自模数转换器的数据存储进行逻辑控制，以控制数据的存储和发送；
(5)USB通讯控制器，用于与计算机实现通讯。
2、如权利要求1所述的多道分析器，其特征在于其中所述的缓存器包括34针插座(J1)，总线驱动器(U3A、U3B、U4A和U4B)，以及高速缓存器(U5)；来自接口的数据通过总线驱动器(U3A、U3B、U4A和U4B)在逻辑控制器的控制下写入高速缓存器(U5)。
3、如权利要求1所述的多道分析器，其特征在于其中所述的逻辑控制器包括单稳触发器(U1A、U1B、U2A和U2B)，与非门(U6A和U6B)，以及二四译码器(U10A和U10B)；当模数转换结束时触发单稳触发器(U1A、U1B、U2A和U2B)，将数据写入高速缓存器(U5)，当USB控制器需要从缓存中读取数据时，通过与非门(U6A和U6B)与二四译码器(U10A和U10B)的组合实现数据的读取。
4、如权利要求1所述的多道分析器，其特征在于其中所述的USB通讯控制器包括控制芯片(U8)和单片机(U7)；计算机需要读取数据时，通过控制芯片(U8)向单片机(U7)发出读数据请求，单片机(U7)通过其接口从高速缓存器(U5)中读取数据，并将数据送给USB控制芯片(U8)，通过控制芯片(U8)计算机读取数据。
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| CNA2003101004711A CN1529250A (zh) | 2003-10-17 | 2003-10-17 | 基于通用串行总线的计算机多道分析器 |
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| CN (1) | CN1529250A (zh) |
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|---|---|---|---|---|
| CN101833063A (zh) * | 2010-04-26 | 2010-09-15 | 广州市广晟微电子有限公司 | 对spi控制芯片进行测试的方法及装置 |
| CN104090858A (zh) * | 2014-06-10 | 2014-10-08 | 中兴通讯股份有限公司 | 数据传输方法及装置 |
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2003
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